專利名稱：：聚丙烯發泡材料及其生產方法
技術領域：
：本發明涉及一種聚丙烯發泡材料，本發明還涉及該聚丙烯發泡材料的生產方法。
背景技術：
：泡沫塑料具有質輕、隔熱、緩沖、絕緣、防腐、價格低廉等優點，因此在R用品、包裝、工業、農業、交通運輸業、軍事工業、航天工業得到廣泛應用，其中主要品種有聚氨酯(PU)軟質和硬質泡沫塑料、聚苯乙烯(PS)泡沫塑料和聚烯烴泡沫塑料三大類。但聚氨酯泡沫在發泡過程中存在對人體有害的異氰酸酯殘留物，并且發泡材料無法回收利用。而聚苯乙烯(PS)發泡過程中通常會使用到氟氯烴化合物或丁垸，對環境有不利影響，產品降解困難且容易形成"白色污染"，聯合國環保組織已決定停止使用PS發泡產品。交聯聚乙烯泡沫塑料剛性較低，且最高使用溫度為8(TC。聚丙烯(PP)樹脂具有質輕、原料來源豐富、性能價格比優越以及優良的耐熱性、耐化學腐蝕性、易于回收等特點，是世界上產量增長量最快的通用熱塑性樹脂。相對于以上兩種泡沫塑料，聚丙烯發泡材料有很多優點第一、PP剛性優于PE，抗沖擊性能優于PS，而且相比PS泡沫的難回收性，聚丙烯發泡材料是一種環境友好的材料。第二、PP有較高的熱變形溫度，可以在一些高溫領域中應用。發泡聚丙烯通常能耐13(TC的高溫，比聚乙烯泡沫的最高使用溫度8(TC高得多，且具有良好的耐低溫及耐溶劑特性。第三、能量吸收，由于PP發泡制品具有很好的吸收能量特性，具有優異的抗壓吸能性能。廣泛應用于汽車保險杠能量處理系統及其他防沖撞吸能部件。.第四、具有良好的表面保護性和隔音性能，PP發泡制品是半硬質成形，具有適度的硬度、柔軟性，不會擦傷、碰傷與其接觸的物體，具有較好的表面保護性。聚合物發泡材料可根據最終發泡制品的發泡倍率(發泡倍率=聚合物樹脂的密度/發泡材料的表觀密度)劃分為低發泡倍率(小于4倍)，高發泡倍率(4-40倍)及超高發泡倍率(40倍以上)等，其中高發泡倍率的聚合物發泡材料具有最廣泛的使用范圍。目前國際上使用的制備高發泡倍率的聚丙烯發泡工藝主要有間歇式和連續式工藝。間歇式發泡生產的聚丙烯發泡材料(EPP)是一種性能卓越的高結品型聚合物/氣體復合材料，以其獨特而優越的性能成為目前增長最快的環保新型抗壓緩沖隔熱材料。參考中國發明專利4CN1271125C，公開了一種《發泡聚丙烯樹脂珠粒及其生產工藝》，該工藝使用高壓釜將微造粒的聚丙烯小顆粒與分散劑，表面活性劑及氣體發泡劑均勻分散在液體介質中，升溫至指定溫度及壓力下保持一定時間，然后卸壓至常壓得到聚丙烯發泡粒子，發泡倍率為2-90倍，然后經洗滌烘千等處理后才可用于模壓制品的原料。該間歇式生產工藝較復雜，成本較高。連續式聚丙烯發泡工藝的重大突破在90年代，1994年Basell公司推出高熔體強度的聚丙烯并成功用于連續化的聚丙烯發泡工藝，隨后Borealis推出擠出發泡專用的高熔體強度聚丙烯樹脂，目前,世界上已商品化的連續式的聚丙烯的發泡技術(制備泡沫密度100kg/m3以下的聚丙烯泡沫塑料)是利用高熔體強度聚丙烯經丙垸或丁垸發泡來實現的。如美國專利US6251319公開了一種制備聚丙烯發泡片材的方法，使用高熔體強度聚丙烯樹脂及揮發性易燃的發泡劑丁烷，發泡倍率為456倍，但是由于高熔體強度聚丙烯樹脂的價格較高且使用設備須經特殊的防爆處理，因此聚丙烯發泡材料的成本較高。美國專利US6051174公開了一種利用超臨界流體為發泡劑制備超微孔聚苯乙烯發泡材料的方法，通過將超臨界流體注入至聚合物熔體中，在擠出機中形成聚合物熔體-超臨界流體均相熔體，利用特別設計的的口模使得聚合物迅速發泡制備微孔聚合物發泡材料。制備要求較高，需要特別設計的口模。中國專利文獻CN1861368A，公開了一種《非交聯聚丙烯發泡材料的生產方法》，該利用超臨界流體為發泡劑，并通過將聚丙烯組合物(如高熔體強度聚丙烯與另一種聚丙烯或聚丙烯與聚乙烯共混物)與超臨界流體在擠出機中充分混合后擠出發泡制備聚丙烯發泡材料，該方法由于第二聚合物組分的存在，難于充分發揮聚丙烯發泡材料的優點。中國專利文獻CN101081914A,公開了一種《聚丙烯發泡材料及其制備方法》該方法通過將聚丙烯組合物經輻射交聯后利用化學發泡劑進行發泡，該方法制造成本較高，且發泡材料為交聯產物，難以回收利用。類似的還有CN1131277C。
發明內容本發明所要解決的第一個技術問題是針對上述的技術現狀而提供一種對環境無污染、發泡率高且泡孔均勻適合連續化規模生產的聚丙烯發泡材料。本發明所要解決的第二個技術問題是提供一種聚丙烯發泡材料的生產方法。本發明解決上述第一個技術問題所采用的技術方案為一種聚丙烯發泡材料，包括如下組分及重量配比聚丙烯樹脂6099份；成核劑0.110份；抗氧劑0.15份；著色劑05份；潤滑劑05份；填料020份；其中，聚丙烯樹脂的熔融指數為0.120g/10min，發泡過程釆用超臨界流體為發泡劑，其重量配比為0.120份。聚丙烯樹脂的熔融指數優選為0.112g/10min。作為優選，發泡過程的發泡倍率為5.218.2，泡孔平均尺寸為86125微米，泡孔密度為1.2xl068.4xl06，泡孔密度二(n/A)^X發泡倍率，n為掃描電子顯微鏡照片中泡孔的個數，A為掃描電子顯微鏡照片的面積，聚丙烯樹脂的熔融指數為0.112g/10min。所述的聚丙烯樹脂可以是等規聚丙烯、無規共聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯。所述的超臨界流體可以是二氧化碳、氮氣、空氣、水、氬氣的一種或一種以上混合氣體。超臨界流體選用二氧化碳時，優選重量配比為110份，超臨界流體選用氮氣時，優選重量配比為0.25份，超臨界流體選用其他氣體時，重量配比優選為0.510份。所述的成核劑可以為二氧化硅、碳酸鈣、碳黑、石墨、滑石粉、無機氧化物的一種或一種以上混合物，優選重量配比為0.510份。所述的抗氧劑可以為抗氧劑1010、抗氧劑300、抗氧劑168、抗氧劑1076的一種或一種以上混合的抗氧劑，優選重量配比為0.15份。所述的潤滑劑可以為潤滑劑EDS、潤滑劑MB50-002、潤滑劑LYSI-100的一種或一種以上混合的潤滑劑，優選重量配比為0.15份。所述的填料可以為碳黑、石墨、氫氧化鎂的一種或一種以上混合的填料，優選重量配比為020份。本發明解決上述第二個技術問題所采用的技術方案為-一種聚丙烯發泡材料生產方法，其特征在于依次包括如下歩驟①將如下重量配比的組分均勻混合，聚丙烯樹脂6099份；成核劑0.110份；抗氧劑0.15份；''著色劑05份；潤滑劑05份；填料020份；②將上述混合物擠出造粒成可以用于發泡的原料；(D取上述原料置于發泡專用擠出機，同時注入重量配比為0.120份的超臨界流體作為發泡劑，由發泡專用擠出機充分混合后，從口模擠出發泡并成型。口模可以是圓形口模、環形U模或平口模，制備滿足不同需要的聚丙烯發泡材料。6所述的發泡專用擠出機可以是單螺桿擠出機、兩臺串聯式單螺桿擠出機、或同向雙螺桿擠出機串聯單螺桿擠出機。與現有技術相比，本發明的優點在于可以采用通用的聚丙烯作為基料，無其他聚合物，不發生交聯反應，所以無環境污染、生產方法安全；所得發泡材料質量穩定、發泡倍率高、泡孔密度高且分布均勻，適合工業規模化生產；同時，整體生產方法簡單，易于操作，對設備無特殊要求，易于操作，生產成本也相對較低。圖1為實施例3所得聚丙烯發泡材料的掃描電子顯微鏡照片。具體實施例方式以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。聚丙烯發泡材料生產方法，依次包括如下歩驟①將聚丙烯樹脂、成核劑、抗氧劑、著色劑及適量的潤滑劑和填料等助劑按一定的重量配比均勻混合；②將上述混合物經過雙螺桿擠出機擠出造粒成可以用于發泡的原料；③取上述原料置于發泡專用擠出機，同時注入重量配比為0.120份的超臨界流體作為發泡劑，由發泡專用擠出機充分混合后，從口模擠出發泡并成型。其中，發泡專用擠出機為單螺桿擠出機、兩臺串聯式單螺桿擠出機、或同向雙螺桿擠出機串聯單螺桿擠出機，口模可以是圓形口模、環形口模或平U模，制備滿足不同需要的聚丙烯發泡材料。按照GB1033-86標準測試得到的聚丙烯發泡材料的表觀密度，可計算出最終聚丙烯發泡材料的發泡倍率。將聚丙烯發泡材料經液氮淬斷，斷面經真空噴金后，利用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察材料的斷面，并計算出泡孔尺寸及泡孔密度。下面表格是各實施例總結表-<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>其中，上述表格中的添加劑及發泡劑量均以重量百分比為計。聚丙烯樹脂的熔融指數為0.120g/10min。1、發泡倍率=聚合物樹脂的密度/發泡材料的表觀密度；2、發泡劑效率(％)=實際發泡倍率/理論發泡倍率3、泡孔密度=(n/A嚴x發泡倍率；其中n為SEM照片中泡孔的個數，A為SEM照片的面積。參考圖l，實施例3所得聚丙烯發泡材料泡孔密度高且分布均勻，而且質量穩定。權利要求1、一種聚丙烯發泡材料，其特征在于包括如下組分及重量配比聚丙烯樹脂60～99份；成核劑0.1～10份；抗氧劑0.1～5份；著色劑0～5份；潤滑劑0～5份；填料0～20份；其中，聚丙烯樹脂的熔融指數為0.1～20g/10min，發泡過程采用超臨界流體為發泡劑，其重量配比為0.1～20份。2、根據權利要求1所述的聚丙烯發泡材料，其特征在于發泡過程的發泡倍率為440倍，泡孔平均尺寸為50250微米，泡孔密度為1.0xl061.0xl08，泡孔密度二(n/A,2X發泡倍率，n為掃描電子顯微鏡照片中泡孔的個數，A為掃描電子顯微鏡照片的面積。3、根據權利要求1或2所述的聚丙烯發泡材料，其特征在于所述的聚丙烯樹脂為通用的等規聚丙烯、無規共聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯。4、根據權利要求1或2所述的聚丙烯發泡材料，其特征在于所述聚丙烯樹脂的熔融指數為0.112g/10min。5、根據權利要求1或2所述的聚丙烯發泡材料，其特征在于所述的超臨界流體為二氧化碳、氮氣、空氣、水、氬氣的一種或一種以上混合氣體。6、根據權利要求1或2所述的聚丙烯發泡材料，其特征在于所述的超臨界流體重量配比為0.510份。7、根據權利要求1或2所述的聚丙烯發泡材料，其特征在于所述的成核劑為二氧化硅、碳酸鈣、碳黑、石墨、滑石粉、無機氧化物的-一種或一種以上混合物。8、根據權利要求1或2所述的聚丙烯發泡材料，其特征在于所述成核劑的重量配比為0.510份。，.9、一種聚丙烯發泡材料生產方法，其特征在于依次包括如下歩驟①將如下重量配比的組分均勻混合，<image>imageseeoriginaldocumentpage2</image>填料020份；②將上述混合物擠出造粒成可以用于發泡的原料；③取上述原料置于發泡專用擠出機，同時注入重量配比為0.120份的超臨界流體作為發泡劑，由發泡專用擠出機充分混合后，從口模擠出發泡并成型。10、根據權利要求9所述的聚丙烯發泡材料生產方法，其特征在于所述的發泡專用擠出機為單螺桿擠出機、兩臺串聯式單螺桿擠出機、或同向雙螺桿擠出機串聯單螺桿擠出機。全文摘要一種聚丙烯發泡材料，包括如下組分及重量配比聚丙烯樹脂60～99份；成核劑0.1～10份；抗氧劑0.1～5份；著色劑0～5份；潤滑劑0～5份；填料0～20份；其中，聚丙烯樹脂的熔融指數為0.1～20g/10min，發泡過程采用超臨界流體為發泡劑，其重量配比為0.1～20份。本發明還公開了該發泡材料的生產方法。與現有技術相比，本發明的優點在于可以采用通用的聚丙烯作為基料，無其他聚合物，不發生交聯反應，發泡過程無環境污染、生產方法安全；所得發泡材料質量穩定、發泡倍率高、泡孔密度高且分布均勻，適合工業規模化生產；同時，整體生產方法簡單，易于操作，生產成本也相對較低。文檔編號B29C47/00GK101538387SQ20081013378公開日2009年9月23日申請日期2008年7月24日優先權日2008年3月17日發明者慶嚴,飛吳,超趙,鄭文革申請人:中國科學院寧波材料技術與工程研究所